1. 기본 지식
본문에 앞서, 인간의 귀가 가지는 음향적인 특성을 살펴보시면 내용의 이해에 도움이 되리라 봅니다.
본문에 앞서, 인간의 귀가 가지는 음향적인 특성을 살펴보시면 내용의 이해에 도움이 되리라 봅니다.
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2. 실제 귀와 커플러 간의 응답차
인간의 귀는 밀폐가 되면 아래와 같은 특성을 보이게 되는데:
이는 아래와 같은 이유로 인해 발생하게 됩니다:
① 귀의 임피던스 특성
② 삽입에 따른 이도의 체적 변화
③ 밀폐된 이도에서의 음향 반사
출처: http://www.audiologyonline.com/articles/article_detail.asp?article_id=565
Villchur E. Elements of Effective Hearing-Aid Performance. Audiology Online, 2004.
...귀 내부 주파수 응답 특성 등의 보청기의 유효 주파수를 밝혀내는 일은 좀 더 복잡한 절차입니다. 보청기의 응답성을 측정하기 위해서는 통상적으로 2-cc 커플러를 통하게 되는데, 이는 적합한 방법이긴 하지만 두가지 문제로 인해 결과적인 응답성은 평탄하지 않게 됩니다. 첫번째, 2-cc 커플러에 노출되는 보청기의 음향적 부하는 실이 상태에서 노출되는 그것의 정확한 모의가 아닙니다: 2-cc 커플러는 주파수 증가로 인한 고막 강성의 상승으로 발생하는 고역대의 이도 임피던스 증가와 상기 요소로 인해 발생하는 보청기 응답성의 상승에 대응할 수 없기 때문이지요. 두번째, 귓 속 보청기 귓본의 물리적 실재는 귀의 음향 전달 경로에 불필요한 변조를 개입시킵니다; 이러한 변조 특성은 고막에 도달하는 신호에 영향을 주며, 또한 반드시 보청기 응답성의 일부로 간주되어야만 합니다...
...아무것도 착용되지 않은 귀의 음향 전달 경로는 매우 비선형적인 주파수 응답성을 가지고 있습니다. 이 주파수 응답에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 바로 이도 내부 공기(氣柱)의 공진 성분이라고 할 수 있지요. 보통의 귀는 약 2700 Hz 대역에서 15dB 정도를 증폭시키는 주요 이도(一端開口管) 공진을 가집니다. (譯者 註: (34000 mm/s)/(4*31 mm) = 2700 Hz & 홀수배 고조파) 이도를 밀폐하는 보청기나 귓본의 물리적 실재는 이도의 근관 길이(working length)를 줄이게 됩니다. 또한 이도의 밀폐는 공진의 모드를 λ/4 파장에서 λ/2 파장으로 변조, 공진 주파수를 갑절시키게 됩니다.(譯者 註: (34000 mm/s)/(2*31 mm) = 5500 Hz & 정수배 고조파) 보청기의 물리적 실재가 가져오는 세번째 효과는 이도의 유효 길이를 늘리는 edge correction의 손실입니다. 상기 요소의 총체적 효과는 이도 공진 주파수를 통상 보청기 유효 주파수 대역을 넘는, 13 kHz 대역까지 상승시키는 결과를 가져오게 되지요.
새로운 부속품이 전기적/음향적 시스템에 삽입되면 부속품 자체의 주파수 응답성만이 아닌, 그 부품이 전체적 시스템의 주파수 응답성에 미치는 잠재적 영향력까지도 고려할 필요가 있습니다. 귓속 보청기의 물리적 실재는 음향적 2700 Hz, 15 dB 응답성을 제거하게 되는데, 이 응답성의 상실은 보청기 회로에서 전기적 15 dB 응답 저하를 야기하는 것과 동일한 효과를 가져옵니다. 이 15 dB 증폭은 인간이 음성/음악을 청취하는 자연음의 일부이며, 보청기는 이를 반드시 보상 할 필요가 있습니다...
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위 내용대로 커플러는 실제 귀의 임피던스 특성을 정확하게 반영해야 하며, 그렇지 않고 귀의 체적만 적용된다면 고출력 음향 임피던스 변환기의 측정 시 실제 귀 측정치와 비교하여 고역에 커다란 응답차가 발생하게 됩니다. 이 응답차는 real ear-to-coupler difference, 혹은 RECD로 불립니다.
출처: http://www.bksv.com/doc/bn0221.pdf
Bruel P, Frederiksen E, Rasmussen G. Investigations of a new insert earphone coupler. Hearing Instruments 34: 22-25, 1976.
...이어폰의 출력 임피던스가 높은 경우, 이어폰과 귀 간 신호 전달의 작업 부하(working load)가 입력 임피던스에 완전히 의존적이 되기 때문에 인조귀의 가장 중요한 요소는 실제 귀의 임피던스를 올바르게 모의하는 것이 됩니다...
두 종류의 헤드폰, 즉 저임피던스형과 고임피던스형이 구분되어야 합니다. 고임피던스형은 주로 전기역학적인 정전형입니다. 이들은 높은 공진 주파수로 구분되며, 이어폰에 가해지는 특정 전압/전류에 진동판이 특정 진폭을 방사하여 음향을 전달하는 귀의 임피던스로부터 독립적이게 되는 특징이 있습니다.
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주파수가 상승하면, 1.3 kHz에서는 중이부터 고막까지의 1차 공진이 임피던스를 강성 제어에서 질량 제어로 변화 시킵니다.
전달 함수
Fig. 13과 같이, 마이크가 귓본과 고막 사이 밀폐 공간의 반대쪽에 위치하는 경우, 고막의 음압은 귓본의 그것과 다르게 됩니다. 이도 용량의 압력 분포에 영향을 주는 요소는 최초 파장 공진 뿐이기 때문에, 이 음압차는 3000 Hz 이상에서만 존재하지요.
파장과 비교하여 용량 구조가 적어지는 3000 Hz 이하의 주파수 대역에서는 임피던스 커브와 전달 함수 간 차이가 발생하지 않습니다. 전달 함수는, 귓본의 종단에서 일정 용량 변위가 발생할 때 고막의 위치에서 측정된 음압으로 정의될 수 있습니다. 일정 체적 변위는 일정 전압에서 높은 공진 주파수의 콘덴서 마이크의 구동으로 쉽게 구현 가능합니다...
...임피던스 모의의 중요성
두 종류의 헤드폰, 즉 저임피던스형과 고임피던스형이 구분되어야 합니다. 고임피던스형은 주로 전기역학적인 정전형입니다. 이들은 높은 공진 주파수로 구분되며, 이어폰에 가해지는 특정 전압/전류에 진동판이 특정 진폭을 방사하여 음향을 전달하는 귀의 임피던스로부터 독립적이게 되는 특징이 있습니다.
반면, 주로 청력 검사에 이용되는 다이내믹형과 같은 저임피던스형은 낮은 공진 주파수로 구분되며, 필요한 경우 특정 전류에서 아주 큰 진폭을 방사시키는 탄력성 있는 진동판이 채용됩니다. 그리고 이 진동판은 공기 압력의 힘이 코일에서 생성된 힘을 안정시킬 때 까지 운동하게 됩니다.
만일 이러한 저임피던스 이어폰이 커플러나 인조귀에 사용되면, 실제 커플러의 체적 & 임피던스로부터 독립적인 음압을 생성하게 됩니다. 바꾸어 말하면, 특정 입력 전압에서 일정한 체적 변위를 일으키는 고임피던스 이어폰은 커플러의 입력 임피던스에 직접적으로 비례하는 음압을 생성하는 반면, 저임피던스 이어폰은 적용되는 커플러로부터 독립적이라고 할 수 있겠지요.
대부분의 보청기는 고임피던스형이기 때문에, 입력 임피던스는 인조귀의 가장 중요한 요소이므로 삽입 이어폰 커플러는 인간의 귀를 임피던스적인 측면에서 아주 정확하게 모의해야 한다고 볼 수 있겠습니다. 만일 커플러 간 비교가 이뤄진다면 언제나 고임피던스 이어폰이 사용되어야 합니다...
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주파수가 상승하면, 1.3 kHz에서는 중이부터 고막까지의 1차 공진이 임피던스를 강성 제어에서 질량 제어로 변화 시킵니다.
1.3 kHz를 넘어가면 응답성이 평탄해지는데, 이 특성은 고막의 질량으로 차단되버린 중이의 임피던스를 제외한 측정 기준점(외이도의 중간 지점)에서 이도까지의 용적에 상응합니다.
따라서 중이의 첫번째 공진점은 두 평탄한 응답 사이 가파른 커브의 중심점으로 확인할 수 있지요. 이 커브의 각도는 중이의 댐핑 성분이며, overswing이 없는 걸로 봐서는 Q값이 약 3.5 정도로 높습니다.
약 7.0 kHz 로 올라가면 측정 기준점(외이도의 중간 지점)에서 반대편에 걸쳐 이도 내부의 공기(氣柱)에서 λ/4 파장에 상응하는 반공진이 발생하며, 이는 λ/4 파장에서 음향전달관은 마이크의 종단에서 최소 임피던스를 가지는 반면 음향전달관의 반대편에서는 높은 임피던스를 가지기 때문에 발생합니다. 또한 λ/2 파장에 상응하는 약 13 kHz에서는 최초 파장(first length) 공진이 생깁니다.
또한 반공진 성분은-상응하는 주파수에서 반대편의 음압은 높은 반면-λ/4 파장에서 이도(一端開口管)는 마이크의 종단에서 최소 임피던스를 가지기 때문에 발생하였습니다. Fig. 13 참조.
전달 함수
Fig. 13과 같이, 마이크가 귓본과 고막 사이 밀폐 공간의 반대쪽에 위치하는 경우, 고막의 음압은 귓본의 그것과 다르게 됩니다. 이도 용량의 압력 분포에 영향을 주는 요소는 최초 파장 공진 뿐이기 때문에, 이 음압차는 3000 Hz 이상에서만 존재하지요.
파장과 비교하여 용량 구조가 적어지는 3000 Hz 이하의 주파수 대역에서는 임피던스 커브와 전달 함수 간 차이가 발생하지 않습니다. 전달 함수는, 귓본의 종단에서 일정 용량 변위가 발생할 때 고막의 위치에서 측정된 음압으로 정의될 수 있습니다. 일정 체적 변위는 일정 전압에서 높은 공진 주파수의 콘덴서 마이크의 구동으로 쉽게 구현 가능합니다...
RECD는 아래와 같은 요소에 의존적으로 되지요:
① 변환기의 음향 임피던스
② 커플링 시스템 (귓본의 환기 구조)
③ 커플러와 실제 귀의 공동 구조 차이
② 커플링 시스템 (귓본의 환기 구조)
③ 커플러와 실제 귀의 공동 구조 차이
Central Missouri 대학에 의사소통장애(Communication disorders)科의 교수로 계신 R. De Jonge 박사님 曰:
RECD를 구하려면, 프로브 마이크 시스템을 이용하여 이도의 출력 SPL을 (필요한 대역폭 만큼) 측정합니다. 그러고나서 RECD를 구하기 위해 이 SPL을 커플러 (2cc HA1/HA2, 6cc) 출력에서 차감하지요. 물론 실이 측정과 커플러 측정의 입력 환경은 동일해야 합니다. RECD는 커플러 종류에 따라 달라지는데, HA1 커플러의 겨웅엔 실이 SPL쪽이 더 많은 고역을 가지게 됩니다. 그러나 이러한 응답차는 개개인의 이도 구조 및 중이 임피던스 같은 변수에 의존적임을 명심하셔야 합니다.
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3. 실이(커플러)와 변환기(transducer) 간의 음향 임피던스 상호 작용
상기 RECD 특성은 다이내믹 변환기가 아닌 밸런스드 아마추어형이나 정전형 변환기에서만 적용되는데, 이는 실이와 변환기 간 입출력 임피던스 상호 작용으로 인해 야기된 결과라고 할 수 있겠습니다.
아시다시피 물리학에서 운동성을 논할 때는 세가지 값이 필요합니다: 잠재적 차이, 흐름, 그리고 저항 성분. 음향적인 관점에서는 세가지 값이 각각 힘(압력), 속도, 음향 임피던스가 되며, 전기적 관점에서는 전압, 전류, 전기 임피던스가 됩니다. 그리고 이 두 관점은 옴의 법칙 상에서도 서로 동등하지요. (V = I x R ≡ p = v x Z)
아래는 골든이어즈에서도 사용하고 있는 기성 더미헤드의 제조사의 B&K의 Application Note 중 발췌입니다:
출처: Application Note Improving Telephone Handset Performance by Søren Jønsson, André Matthisson and Carsten Borg Brüel&Kjær, Denmark
...귀에 위치한 변환기의 부하 임피던스이기도 한 귀의 음향 입력 임피던스는 Za,e 로, 핸드셋 변환기(음원)의 음향 출력 임피던스는 Za,s로서 나타내어 집니다. 전기적 등가 회로의 임피던스 원리에 따라, 음압, p [Pa]는 전기적 전압, v [volts]가 되고 체적 속도, q [m3/s]는 전기적 전류 i [A]가 됩니다.
低임피던스 핸드셋에서는 음향 출력 임피던스 Za,s가 음향 입력 임피던스 Za,e 보다 훨씬 적으며, 변환기는 정전압 소스와 같은 정압력 소스가 되지요. (Fig.7 참조) 이는 귀 내부의 음압 p이 귀의 음향 입력 임피던스 Za,e 로부터 독립적이 됨을 시사합니다. 그리고 이것은 Sennheiser 헤드폰의 측정 예인 Fig.3 로서 나타내어집니다.
高임피던스 핸드셋에서는 음향 출력 임피던스 Za,s가 음향 입력 임피던스 Za,e 보다 훨씬 크며, 이어폰의 변환기는 정전류 소스와 같은 정체적속도 소스가 됩니다. (Fig.7 참조) 이는 귀 내부의 음압 p 이 일정하진 않으나, 귀의 음향 입력 임피던스 Za,e 로부터 의존적이 된다는 점을 시사합니다. 그리고 이것은 高임피던스 음원의 측정 예인 Fig.6 로서 나타내어집니다.
요약하자면- 낮은 음향 출력 임피던스를 가지는 전화기 핸드셋으로부터 생성된 음압은 통상 귀 모의기(혹은 인간의 실제 귀)의 음향 입력 입피던스에 민감하지 않은 반면, 높은 음향 출력 임피던스를 가지는 핸드셋으로부터 생성된 음압은 귀 모의기의 음향 입력 임피던스나 혹은 -누음으로 발생되는 방사 임피던스등의- 어떠한 방식의 임피던스 변화에도 민감하게 반응합니다...
따라서 변환기 진동판의 컴플라이언스(매질의 밀도, 고유음향저항)가 고막의 그것보다 낮게, 즉 출력 음향 임피던스가 입력 음향 임피던스보다 높아지면 상대적으로 정체적속도(constant-volume velocity) 구동으로 간주하게 됩니다. 이는 전기적 관점에서 정전류(constant-current) 구동으로 볼 수도 있겠지요.
정체적속도 구동 시에는 진동판에 가해지는 속도는 부하에 독립적이므로, 시스템 임피던스가 상승하는 (공진점과 같은) 주파수 구간에서는 공진에 따른 역기전력을 보상하기 위해 손실되는 만큼의 힘(전압)이 인가되고, 진동판에는 그에 해당하는 압력이 가해집니다. 귀의 부하 임피던스는 변환기가 마주하는 시스템의 일부이므로 변환기 공진점은 시스템 공진에 끌어 당겨져 변환기 출력의 음향 압력은 귀 내부의 임피던스 특성에 직접적으로 비례하게 되지요. 이 때 커플러가 실제 귀의 임피던스 특성을 모의할 수 없다면 변환기는 사실적인 전달 특성을 반영할 수 없게되고, 이는 곧 부정확한 측정치가 도출된다는 것을 의미합니다.
반면 변환기 진동판의 컴플라이언스가 고막의 그것보다 부드러운 상태인 정압력(constant-pressure) 구동의 경우엔, 진동판에 가해지는 힘(압력)이 부하에 독립적이므로 시스템 공진 구간에서는 필요한 만큼의 전류가 인가되어 운동 속도가 상승하게 됩니다. 진동판은 귀 내부의 임피던스 특성에 맞추어 운동하게 되므로, 결과적인 음향 압력에는 변화가 없게 되지요. 즉 RECD 보상이 불필요해진다는 뜻입니다.
전기적 관점에서는 이 글에서: http://goldenears.net/board/?document_srl=22919&mid=CT_QnA 첫째 문단과 둘째 문단으로 설명될 수 있습니다.
출처: Gilman S, Dirks DD, Stern R. The effect of occluded ear impedance on the eardrum SPL produced by hearing aids. J Acoust Soc Am 70:370-386, 1981.
...음향적 출력 임피던스가 귀의 입력 임피던스보다 상대적으로 높은 수신기의 경우, 고막에서의 음압 레벨은 귀의 임피던스에 의존적으로 됩니다. 반면 상대적으로 낮은 출력 임피던스를 가진 음원의 경우엔, 고막에서의 음압 레벨은 이도 공진을 제외하고는 고막의 임피던스로부터 독립적입니다. 그러나, 수신기의 임피던스가 급격히 변하는 주파수(공진점에서와 같은)에서는, 통상의 고임피던스 수신기의 임피던스는 귀의 입력 임피던스에 근접할지도 모릅니다. 그러한 주파수에서는 에너지 전달이 고임피던스 음원과의 연계로부터 최대 에너지 전달의 생성으로 변화될 수 있습니다. 수신기로 전가되는 파워는 한정되어 있는 만큼, 전달 특성에서의 그러한 변화는 수신기 출력 음향 파워의 변화를 야기할 수 있겠지요.
파워의 근원과 그 부하간의 최대 파워 전달 조건을 살펴보는 것은 매우 중요합니다. 출력 임피던스 Zs = Rs + jXs 와 출력 전압 "E" 를 가진 음원 "S"가 임피던스 Zl = Rl + jXl 에 부하로 연결되면, 부하에 전가되는 파워는:
P0 = E^2Rl / [(Rs + Rl) + j(Xs + Xl)]^2 .
이며, 따라서 최대 파워의 조건 중 하나는 Xl = -Xs 가 됩니다. 최대 파워의 또다른 조건은 Rl / (Rs + Rl)^2 가 되겠지요. 그렇다면: d(Rl / (Rs + Rl)^2) / dRl = 0 = (Rs + Rl)^-2 (1- (2Rl/(Rs + Rl))).
필수 조건은 Rs = Rl 입니다. 그러므로 최대 파워 전달을 위해서는 음원과 부하의 임피던스가 공액(conjugate)되어 Rs + jXs = Rl - jXl 가 되어야 하겠지요.
시스템 리액턴스가 0이 되는 주파수로 정의되는 공진점은, 진동판 자체의 음향 관성(inertance)과 컴플라이언스로 정해지는 자연적 공진 주파수에서 수신기 진동판과 같은 단일 요소로 발생하게 됩니다. 주파수에 따라 그 값이 달라지는 임피던스를 가진 부하에 연결되면, 부하 리액턴스는 진동판의 자연적 공진 주파수에 근접하지 않는 특정 주파수에서의 진동판 리액턴스에 같고 반대(equal and opposite)가 될 수 있습니다. 만일 리액턴스가 같고 반대인 주파수가 진동판의 자연적 공진 주파수에 근접하다면, 진동판의 공진은 전체 리액턴스가 0가 되는 주파수로 천이(shift)됩니다. 귀 임피던스로 야기되는 이러한 공진점의 "인성"(pulling) 은 상호 작용 분석의 기초가 됩니다...
참고로 변환기의 구동 회로가 정전류 구동형이라 전기적 출력 임피던스가 무한대에 가깝다면, 변환기는 압력이 아닌 속도로 구동되므로 다이내믹 변환기 측정 시에도 RECD가 반영되어야 마땅합니다. 사실 밸런스드 아마츄어 변환기도 다이내믹 변환기와 마찬가지로 태생적으로는 출력 임피던스가 낮습니다만, 선형성을 유지하기 위해 적용된 진동판의 강성을 상승시키는 추가적인 제어 구조 때문에 높은 출력 임피던스를 가지게 됩니다.
출처: Donaldson PEK. Electronic Apparatus for Biological Research. London: Butterworths Scientific Publications, 1958.
...전기역학 변환기(electromechanical transducer) 역시 역학 출력 임피던스의 맥락에서 비슷하게 설명될 수 있습니다. 고임피던스 기기는 부하로부터 완전히 독립적인 변위를 나타내는 반면, 저임피던스 기기는 운동성으로부터 독립적인 일정한 힘을 생성합니다. 대부분의 전기 역학 변환기는 기본적으로 저임피던스이나, 제어 스프링에 강성을 더하게 되면 고임피던스가 될 수 있습니다...
...압전(piezo-electric) 변환기
전기 역학적으로 사용되는 압전 변환기는 미소한 운동만 가능합니다만, 압전 요소 고유의 큰 강성은 아주 높은 역학적 출력 임피던스를 야기하게 되어 커다란 반발력에서도 운동성을 유지할 수 있게 됩니다...
...다이내믹 변환기
...전류가 변환기로 흐르게 되면, 전기 역학적인 움직임을 보임과 동시에 이러한 반응이 발생합니다: 변환기의 역학 임피던스는 구동 기기의 전기적 임피던스에 영향을 받게 됩니다. 이 효과는 한정된 임피던스를 가진 전기적 파워 공급으로부터 다이내믹 변환기가 전기역학적으로 구동될 때 발생합니다. 구동 기기의 임피던스는 변환기의 역학 출력 임피던스를 변조하게 되는거지요.
이 현상을 예증하기 위해 한가지 예를 들어봅니다: 질량 및 저항을 가지지 않은 도선으로 이뤄진 이상적인 다이내믹 변환기가 자기장에 놓여있다고 가정합시다. 만일 정전류 발전기가 이 변환기를 구동하면 운동성에 구애받지 않는 일정한 힘을 생성할 겁니다. 이에 반해서 정전압 발전기는 발전기와 동일한 역기전력을 발생시킬 때 까지 운동하는데, 이는 다시 말해서 부하에 관계없이 일정한 속도로 움직인다는 뜻입니다. 따라서 고임피던스의 전기 공급을 받는 변환기는 낮은 역학 출력 임피던스를 가지며; 이 변환기가 저임피던스의 전기 공급을 받으면 높은 역학 출력 임피던스를 가지게 됩니다. 전기 공급이 저항적 임피던스를 가지게 되면, 변환기 역시 언제나 저항적 역학 임피던스를 가지므로 역학 저항은 전기 저항과 반비례한다고 보아도 무방하겠지요.
그치만 실제 변환기들은 이상적이지 않습니다. 전기적, 역학적, 질량, 그리고 컴플라이언스를 가지고 있으니까요. 대부분의 경우, 역학 임피던스는 운동부의 질량과 제어 스프링(譯者注: 制振材)의 컴플라이언스에 의해 결정됩니다; 그러니까 실제로 전기적 임피던스는 거의 영향이 없는거지요. 예외가 있다면- 저출력 임피던스를 갖는 효율적인 변환기를 설계하는 경우, 적합하지 않은(낮은) 임피던스의 전기 공급에 물리게 되면 그 의도는 모두 허사가 될 겁니다. 또 다른 경우로는, 구동 회로의 적절한 설계로 역학 저항을 개입시키는 능력은 좋은 주파수 응답을 이루는 대단한 가치가 있습니다.
가동-철편(moving-iron) 변환기: 대부분의 가동-철편 변환기의 기본적인 형태는 선륜통(solenoid)과 전자석(electromagnet)이 있습니다. (Fig. 33.23)
보시다시피, 가동-철편 변환기는 'on-off' 종류의 작동기 이외의 가치는 없다고 보시면 됩니다. 이는 전기자(armature)의 어떠한 내향 운동도 자석 회로의 자기 저항을 저하시킴으로서 견인력을 상승시키기 때문입니다: 변환기의 상태가 불안정하므로, 결과적으로는 전기자는 완전히 끌어당겨져 닫히게 됩니다. 만일 전기자에 제어 스프링이 적용되면, 적은 범위의 전류에서 그에 상응하는 움직임을 보여주기는 합니다. 그러나, 그 이상의 전류는 전기자의 운동력의 한계를 넘겨버리게 되지요. 나아가서, 견인력은 코일 전류의 제곱과 비례하기 때문에 가해지는 신호에 심한 왜곡을 발생시키게 됩니다.
그러나 간단한 개조(Fig. 33.24)를 통해, 가동-철편 변환기도 적당히 선형적으로 만들어서 실용적으로 사용되게끔 할 수 있습니다. 그건 바로 강성이 높은 제어 스프링을 전기자에 부착, 전기자가 잠기는 것을 방지하는 겁니다; 이 스프링은 변환기에 높은 출력 임피던스(대략 부하에 독립적인 일정한 운동성을 가지는)를 부여하게 되지요. 통상의 가동-철편 헤드폰은 이러한 종류의 변환기가 적용되어 있으며, 생물학적 용도로도 사용할 수 있게끔 해 줍니다.
가동-코일(moving-coil) 변환기: Fig. 33.13에 나타나있는 이 개체는 전기역학 변환기로 직접 사용될 수 있으며, 서스펜션이 적당히 탄력적이라면 아주 낮은 역학 출력 임피던스를 가지게 됩니다. 가동-코일 변환기는 상당한 힘을 내재하고 있는데, 변환기로 사용되는 통상적인 유닛의 경우엔 5 * 10^5 dynes (500 g wt) 이며, 스피커에 상요되는 변환기는 2 * 10^5 dynes (200 g wt) 가량 됩니다. (두 수치는 모두 3 옴짜리 코일을 1 A 로 구동한 결과) 이 정도의 힘으로, 변환기 전체에 아주 강성이 높은 스프링을 채용하여 출력 임피던스를 높일 수 있습니다; 1 mm 단위의 움직임이 가능하며, 그렇다면 공진 주파수는 200 c/s의 단위가 되지요.
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4. 결론
이도 밀폐 조건 상의 다이내믹 변환기를 측정에는 RECD의 보상이 무의미합니다만, 정전형 변환기나 밸런스드 아마츄어 변환기, 혹은 강성이 높은 금속 재질의 진동판을 가지는 다이내믹 변환기는 RECD의 보상이 필수입니다. 반면 이도가 밀폐되지 않은 조건에서는 이도의 근관 길이, 공진 모드 및 edge correction의 변화가 없으므로 변환기의 음향 출력 임피던스가 높다고 해도 RECD를 보상할 필요는 없겠지요.
아래는 일본 Yashima 전기社의 설명입니다:
출처: http://www.yashima-elec.co.jp/j/technical_information/backnumber002.html
고막보다 부드러운 (Hi컴플라이언스) 조건에서 진동판이 파란 화살표 방향으로 운동했을 때, 어느 정도 외이도의 공기를 압축한 후 그 압축한 압력에 Hi컴플라이언스의 진동판이 져 버립니다. 더욱 화살표 방향으로 누르면 진동판이 변형하기에 이르는 것은, 경험적으로 이해해 주실 수 있다고 생각합니다. 또, 그 반대의 운동(빨강 화살표)은 케이스로 밀폐하고 있으므로, 고막보다 부드러운 강성을 가지는 진동판은 압축한 케이스 내부의 기압에 져 버립니다. 이와 같은 상태를 음향의 분야에서는, 과도 특성이 나쁘다고 표현합니다...
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고막보다 부드러운 (Hi컴플라이언스) 조건에서 진동판이 파란 화살표 방향으로 운동했을 때, 어느 정도 외이도의 공기를 압축한 후 그 압축한 압력에 Hi컴플라이언스의 진동판이 져 버립니다. 더욱 화살표 방향으로 누르면 진동판이 변형하기에 이르는 것은, 경험적으로 이해해 주실 수 있다고 생각합니다. 또, 그 반대의 운동(빨강 화살표)은 케이스로 밀폐하고 있으므로, 고막보다 부드러운 강성을 가지는 진동판은 압축한 케이스 내부의 기압에 져 버립니다. 이와 같은 상태를 음향의 분야에서는, 과도 특성이 나쁘다고 표현합니다...
...Balanced armature 변환기는, 밀폐 상태에서 진동판의 운동에 의해 발생하는 진동판의 전면/후면의 압축 압력에 지지 않는 강성을 진동판에 가지므로, 다이나믹 타입에서는 재현할 수 없는 음질을 제공 할 수 있게 됩니다.
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5. 추가 공개 자료
B&K社의 기술 백서: IEC 711 커플러에 대한 전기적 분석
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6. 본문과 관계는 없으나 기타 유용한 자료
6. 본문과 관계는 없으나 기타 유용한 자료
RECD를 보상하기 위해 1972年, Knowles社에서는 간단한 RC 필터를 제작하기도 했습니다:
...주파수가 상승하게 되면, 평균적 실이 / 2cc 커플러 간 오차가 3.5 dB/octave의 비율로 상승하게 됩니다. 이 오차는 1 kHz에서는 5 dB 가량이며, 4 kHz에서는 무려 12 dB나 됩니다. 전체 유효 밀폐 체적의 대부분을 차지하는 고막의 유효 체적 감소로 인하여, 이러한 고역에서의 응답성 상승은 예상될 수 있습니다. 따라서 귀의 임피던스는 2cc 커플러만큼 주파수에 따라 급속히 하락하지 않게됩니다...
왼쪽이 HATS, 오른쪽이 IEC 318 & IEC 126 측정치입니다. 같은 Supra-aural형 헤드폰을 측정.
각종 이어 커플러 및 더미헤드에 대한 ITU 권고안이 복사&붙여넣기 된 자료:
백업: 구글 캐쉬
(아래 자료는 위 문서를 뒤져보시면 나옵니다.)
제 2장 제 2절
표 2.7b: 고막(DRP; In-meatus) 측정치를 귀 입구(ERP; blocked-meatus) 측정치로 변환하는 음량표.
제 2장 제 3절:
표 2.11: ISO 11904에 해당하는 Diffuse-Field 음량표
국제 규격에 준하는 DF 음량표 입니다. Linear 측정치에서 이걸 역으로 적용하시면 되겠습니다.
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